典型曲线法在山东龙口软岩煤矿区开采沉陷预测中的应用.pdf

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1、第29卷第1期地质找矿论丛Vol_29No．12014年3月：084—090Mar．2014：084—090ContributionstoGeologyandMineralResourcesResearch典型曲线法在山东龙口软岩煤矿区开采沉陷预测中的应用张惠生，顾伟。(1．天津市国土资源和房屋管理局，天津300042；2．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221116)摘要：为丰富矿区开采沉陷的预计方法，提高预测的精度，在综合大量文献的基础上，提出了典型曲线法。典型曲线法避免了由理论模型的假设

2、和简化而造成预计公式的误差，提高了预计的精度，通过开发预计程序，方便了数据的处理，实现了典型曲线法沉陷预计的电算化。以山东龙口软岩矿区为例，详细介绍了典型曲线的建立和应用方法。预计结果和实测最大下沉值的绝对偏差为9mm，相对误差为1．1。关键词：龙口矿区；开采沉陷；预计方法；典型曲线；预计程序；山东省中图分类号：TD327；P618．11文献标识码：A简化而造成预计公式的误差，预计误差较小，是目前较为可靠的预计方法之一，各国都在实测基础上建0引言立了大量的典型曲线。前苏联根据大量多年的实测资料，在顿涅茨克、卡拉干达

3、等重要矿区建立了各自煤炭是我国的主体能源，在国民经济和国计民的典型曲线；我国邯郸峰峰矿区和平顶山矿区也都生中占有举足轻重的地位。我国的煤炭可开采储量根据多年的地表移动观测资料建立了本矿区的典型位居世界第3位l1]。煤炭资源开采造成的地表沉陷曲线]。由于典型曲线的针对性较强，需要大量的严重影响着开采区正常的生产、生活。。]。矿山开采实测资料和分布函数且不便于数据处理等，从而制前应预先计算出受开采影响的岩层或地表的移动和约了典型曲线法的应用和推广。变形，并采取相应的保护措施。本文根据大量文献资料，分析了龙口软岩矿区目前

4、，在矿山开采沉陷领域，概率积分法预计模21个观测站46条观测线的实测数据，开发出相应型已成为我国较为成熟、应用最为广泛的预测方的预计分析程序，解决了典型曲线预计针对性强和法l_4]。但该方法的缺点是：由于岩体本身及受采动不便于数据处理的问题，实现了典型曲线法预计的岩体移动规律的复杂性，理论模型很难全面、准确地电算化，提高了典型曲线法的应用效果。反映岩层和地表移动的规律，不得不进行某种假设和简化，由此导致用其最大值和分布情况的解析公1典型曲线法式求得的预计结果与实际情况不相符合的后果。这种不符合的后果，轻则使预计的准

5、确性降低，重则使预计的结果发生错误_5]。典型曲线法的分布和参1．1典型曲线法的基本原理数均来自实测资料，可避免由于理论模型的假设和典型曲线法是用无因次的典型曲线表示活动盆收稿日期：2013—12—05；改回日期：2014—01—08；责任编辑：赵庆基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：51304199)资助。作者简介：张惠生(1957一)，男，高级工程师，从事水工环地质、地质资料信息管理等方面的研究工作。通信地址：天津市和平区曲阜道84号，天津市国土资源和房屋管理局；邮政编码；300042；E—mail：ys

6、ctjl@163．Corn第29卷第1期张惠生等：典型曲线法在山东龙口软岩煤矿区开采沉陷预测中的应用85地主断面上的移动和变形曲线的一种方法，是将大包括初次开采和重复开采，涵盖了23．5～152．4iTI量实测曲线无因次化，再经综合整理分析求出典型的冲积层、61～1600ITI的采深以及1．4～l7．19II1曲线，即用无因次的曲线表示地表下沉、倾斜、曲率、的采厚，几乎涉及到矿区所有地质采矿条件。水平移动和水平变形在活动盆地主断面内的分布规由于龙口矿区开采深度变化大，岩层及地表移律。这5种移动变形曲线都能以典型曲线

7、的形式给动规律存在差异，不同采深和表土层条件下，地表移出，也可仅给出下沉典型曲线，而倾斜、曲率、水平移动规律及参数有较大的变化，给地表移动预测及保动和水平变形曲线按其间的数学关系由下沉曲线导安煤柱留设的参数选取带来了困难。另外，由于岩出。体介质的复杂性，目前利用理论方法难以准确地预1．2典型曲线的建立测，必须借助实测资料综合分析，采用数理统计方法(1)根据地质采矿条件(所采煤层、充分采动程寻求地表移动参数与地质采矿条件之间的关系，以度、采深或采厚等)，将观测站分为若干组，每组观测便找出不同地质采矿条件下参数的变化规

8、律。站的地质采矿条件应大体相同。(2)将观测站实测的移动和变形曲线无因次化，3龙口软岩矿区典型曲线法的建立及方法是：选择共同的下沉曲线特征点(如盆地边界点应用和最大下沉点)作为坐标原点，将沿地表的517值(沿走向主断面)或y值(沿倾向主断面)除以平均开采3．1龙口矿区下沉无因次曲线的建立深度H。或相应的半移动盆地长(如下山方向L，上3．1．1下沉无因次曲线建